使用Python完成异步电动机试验模型的尝试

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就目前我在中国制造业中的从业经验来看,中国大部分工业制造企业对计算机技术的应用还处在初级阶段,完全没有享受到中国高速发展的计算机技术。这其中有很多原因,包括制造业中的管理人员及技术人员对计算机技术的不了解。

利用多年在电机制造中的经验,我决定尝试使用Python独自完成异步电动机试验模型,包括试验数据的分析、计算及曲线绘制。项目总体非常简单,但是参数较多,而且独自完成需要一段时间,所以现在这里列个提纲方便之后参考。

整个项目的结构主要是异步电动机试验的类,实例初始化需要传入电机设计参数,每一个试验项目对应一个属性,每一个计算结果对应一个计算属性,需要的数据不足时raise NotEnoughData的错误。

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class EMTest(object):
def __init__(self, designedpara):
# 传入电机的设计参数,并保存至实例
self.designedpara = desingedpara
@property
def __test1__(self, testrecord):
# 传入电机试验数据,并对试验数据进行计算
test1result = calculate(testrecord)
# 将数据存入实例试验结果属性
self.testresult['test1result'] = test1result
# 返回试验结果
return test1result

异步电机参数

异步电机的设计参数包含很多内容,逐个传入肯定不行,为了方便之后拓展,应该单独建立一个电机设计参数的类,每种设计归为一个实例。先设计一个简单的类,只mapping最简单的试验中需要用的设计值。

名称 变量 类型 单位
电压 Voltage int V
电流 Current float A
相数 Phases int N/A
频率 Frequency float Hz
转速 Speed float r/min
转矩 Torque float N*m
功率 Power int W
功率因素 PFactor float N/A
效率 Effciency float %
接法 Connection string N/A
定子电阻 ResistanceS float Ohm
转子电阻 ResistanceR float Ohm
绝缘等级 InsulationClass string N/A
冷却方式 Cooling string N/A
轴承 Bearing string N/A
安装方式 Installation string N/A
定子铜耗 CopperSL float W
转子铜耗 CopperRL float W
风摩耗 WindageFrictionL float W
铁耗 IronL float W
杂散损耗 StrayL float W
总损耗 TotalL float W
堵转电流 LockedC float pu
堵转转矩 LockedT float pu
最大转矩 BreakdownT float pu
转动惯量 MomentI float kg*m^2

如果电机有两种或多种工作状态,对应的多状态参数应该改为tuple,如电机两个工作频率,那频率对应的是(frequency1, fequecny2)。

异步电机的试验

试验应该分为两部分,一部分是所有进行过的试验项目记录的数据,另一部分是试验的计算结果。计算结果中的大部分内容应该和设计值对应,试验过程中进行的主要试验项目并做记录的有:

名称 方法 试验结果
定子绕组冷态直流电阻测量 Cold_DC_R_S 试验测得电阻,试验接法,试验室温
定子绕组冷态绝缘电阻测量 Cold_IN_R_S 试验测得绝缘电阻值15s,60s,600s
测温元件冷态直流电阻测量 Cold_DC_R_D 试验测得的测温元件直流电阻
测温元件冷态绝缘电阻测量 Cold_IN_R_D 测温元件绝缘电阻值
堵转试验 LockedRotorT 堵转试验数据,绕组直流电阻值
负载试验 LoadT 负载试验数据
定子温升试验 TempRiseT 温升试验数据,埋置检温元件法和电阻法分别存储
轴承温升试验 BearRiseT 轴承温升试验数据,轴承润滑冷却型式
空载试验 NoLoadT 空载试验数据,绕组直流电阻值
振动 VibrationT 振动数据
噪声 NoiseT 噪声数据,电机的长宽高,环境噪声,K
耐压试验 HighVoltageT 耐压试验电压

所有的试验项目是有选择的进行,最基础的试验已经在这里列出来了,写了这么多发现这里面还有很多问题。比如温升试验可以有直接负载,等效负载,半负载等多个试验方法,而且每个方法都有埋置检温元件法和电阻法两个测量方式,考虑到试验的复杂性应该每个试验都独立出来写一个类,毕竟除了异步电机,同步电机的某些试验项目是通用的。

结尾

稍微写几段就发现整体项目还是有点复杂的,每个试验可能需要分开写,而且异步电机和同步电机应该继承自电机类。当然,现在我不准备搞这么复杂,下个阶段任务是先完成存储异步电机参数类,然后整理所有试验项目,今天先到这里。